加速度计在测量青少年身体活动中的使用

周誉

青少年身体活动水平客观测量是研究青少年体质健康促进中的重要部分。随着科学技术的发展，越来越多的研究开始使用加速度计来测量受试者的身体活动水平。本研究主要从佩戴位置、佩戴时间、佩戴天数、界值点选择四个方面论述应用加速度计在测量青少年身体活动中所需要注意的问题。

青少年身体活动水平客观测量是研究青少年體质健康促进中的重要部分。随着科学技术的发展，客观测试身体活动的设备变得更为精准和先进。在早期的研究中，多使用计步器反映受试者在日常生活中的身体活动水平，现在，越来越多的研究开始使用加速度计来测量受试者的身体活动水平。

目前，广泛应用于科研的是三轴加速度计。加速度计的优点是实用性强、能长时间佩戴、方便携带、对日常生活影响较小，能客观测量自由生活状态下的身体活动情况（包括强度和持续时间），适用于大样本人群的身体活动研究。在使用加速度计测量身体活动时，主要有佩戴位置、佩戴时间、佩戴天数、界值点选择等方面的问题。

1 佩戴位置

通常，加速度计应佩戴在接近受试者重心的位置，以监测自由生活状态下的身体活动，大多数研究都要求将加速度计佩戴在右髋，因为这比较能代表全身的活动。研究发现，在使用单轴加速度计时，佩戴在手腕和髋部相比，后者测得计数值和能量消耗之间的相关性明显高于前者。

2 佩戴时间

有效佩戴时间的界定会对身体活动测量结果产生影响。目前，对于将佩戴多久加速度计视为有效尚没有一致接受的结论，也没有判断部分不依从性的标准，即在一天中因为特定或非特定原因摘下加速度计的情况。Herrmann等人发现，与每天佩戴14h相比，每天佩戴10h或11h所获得的中等强度身体活动显著降低，但在较大强度活动中没有差异;佩戴时间为10-13h/d所测得的静坐少动行为和低强度身体活动显著较低;佩戴时间为10-12h/d在总计数值上显著较低;佩戴时间越短，绝对百分比误差越大。这提示，采用每天佩戴时间低于12h的加速度计数据可能会低估总计数值和用于各个强度身体活动的时间。但目前大部分研究普遍采用一天至少佩戴10h的纳入标准。

对部分不依从性的判断会影响每日佩戴时间。将部分不依从性（如摘下加速度计）定义为持续一段时间count值为0。将持续10、15、20、30和60分钟视为未佩戴加速度计在不同研究中均有采用。然而，如果采用较短的持续时间，那么一些真正的静坐少动行为可能会由于被视为未佩戴时间而被排除;如果使用较长的持续时间，那么一些未佩戴时间也有可能被视为静坐少动行为。要解决这一问题，可采用身体活动日记来帮助判断，但目前尚没有推荐使用的身体活动日记。

3 佩戴天数

Jerome等人发现，测量肥胖人群身体活动时，佩戴加速度计6h/d和10h/d在评估MVPA时间上是相似的，因此认为每天佩戴6h的数据即可视为有效。随后使用Spearman-Brown校正公式，推算要达到可接受信度水平所需要的有效天数。如果使用6h/d的纳入标准，需要佩戴16-35天才能在测量MVPA时间上达到0.80的信度。Matthews等人纳入一日佩戴时间超过12h的数据，发现要达到0.80以上的信度，只需佩戴加速度计3-4天即可。在现有的研究中，最少佩戴3天、4天包含1个休息日、5天包含1个休息日和7天都见于儿童和成年人的研究。当前的研究一般要求成年人至少佩戴3-7天加速度计，儿童至少佩戴3-8天加速度计，以较为全面地反映日常身体活动水平。

4 界值点选择

使用界值点分析加速度计测得的原始数据是目前最为常用的方法。根据一些学者建立的划分身体活动强度的界值点（cut-point），将所采集到的身体活动划分为静坐少动行为、轻身体活动、中等强度至较大强度身体活动及大强度身体活动。

关于界值点的选择目前并没有定论，而且现有的界值点都是针对单轴加速度计在垂直方向上的计数制定的。在研究中广泛使用的是Freedson于1998年提出的界值点：静坐少动行为是0-99 cpm（counts/min），轻身体活动是100-1951 cpm，中等强度至较大强度身体活动是1952-5723 cpm，大强度身体活动则是≥5724 cpm。

不同人群的界值点选择存在差异。儿童和成年人的界值点有所不同，有研究将儿童静坐少动行为、轻身体活动、中等强度到较大强度身体活动的界值点分别定为<100、100-2296和≥2296cpm。在欧洲青少年健康生活方式与营养研究（Health Lifestyle in Europe by Nutrition in Adolescence， HELENA）中，研究人员将不活动、中等强度活动和大强度活动的界值点分别定为<100、2000-3999和≥4000 cpm。

界值点的选择会对身体活动测量结果产生较大的影响。以HELENA研究中通过单轴加速度计获得的青少年身体活动数据为研究对象，研究人员采用6种不同的界值点分析数据，按照静坐少动行为、轻身体活动、中等强度身体活动和较大强度身体活动的顺序。结果显示，使用不同界值点得出的结果差异非常大，静坐少动行为存在38%的差异（p<0.001），轻身体活动存在的差异高达207%（p<0.001），较大强度身体活动存在的差异高达30倍（p<0.001），在中等强度活动时间上也存在明显差异（p<0.001），进而在判断达到身体活动推荐量的人数百分比上从5.9%（使用Mattocks界值点）到37%不等（使用Vanhelst界值点）。这些研究提示，在阅读、比较客观测量身体活动的文章时，应关注不同研究中所采用的界值点。

目前尚没有针对三轴加速度计在三个方向上的计数而制定的界值点。一份最近的研究报道，垂直轴上的计数与三轴使用矢量得到的综合计数值强烈相关，因此矢量数据可能并不会在垂直轴计数的基础上多提供更多的额外信息。另外，使用界值点分析只是利用了庞大加速度计数据中的一小部分，未来需要深入探讨如何分析这些有价值的数据，如区分姿势、分辨特定活动等。

基金资助：中国教育科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资助《促进青少年身体活动策略的国际比较研究》（GYJ2020042）。

（作者单位：中国教育科学研究院）